نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

[sahar_2012]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

سلام
یکی خواهشا لطفا جواب منوبده
چی شد که یهو از بحث یکسوسازی رفتید سراغ هسته؟
اصلا هسته واسه کدوم قسمت هست ؟
یکی واضح واسه ما توضیح بده
مرسی

[B2]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

سلام
خوب یکسو سازی تموم شد استاد رفت سر مبحث بعدی دیگه قرار نیست تا اخر تو یکسوسازی بمونیم که oo:
شما اگه اون قسمتو مطالعه کردی و مشکل یا سوالی داری بپرس استاد جواب میده.
یه سوال دیگه از استاد ایا رنج توان هم تو انتخاب چگالی شار موثره؟؟

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام خدمت دوستان.باید به اطلاع برسانم که بدون اطلاع از تئوری انجام هر گونه کار عملی پر هزینه خواهد بود.نمیگویم بی نتیجه.شاید در دراز مدت با سعی و خطا به جواب برسید ولی انقدر هزینه مثل سوختن سوییچها-خرید خازن با مشخصات اشتباه-تهیه هسته با ابعاد نادرست-تهیه دیود با مشخصات نادرست و.....روی دستتان میگذارد که مجبور خواهید شد بدنبال تئوری بروید و همه چیز را از ابتدا شروع کنید.در جواب سوال در مورد هسته باید بگویم که هسته همان ترانس فریت است که در منابع تغذیه سوییچینگ و کوره کاربرد دارد و بدون ان عملا همه انها کارایی ندارند. ودر جواب سوال چگالی شار به مورد خوبی اشاره کردید که از قلم افتاده بود بله رنج توان در انتخاب چگالی شار تاثیر دارد. اینطور که رنج توان در انتخاب توپولوژی تاثیر دارد مطابق لینکی که در مورد رابطه توپولوژی و توان داده شده و هنگامی که توپولوژی تعیین شد باید در ان توان هسته مورد نظر انتخاب شود که میتوان ابعاد انرا محاسبه نمود و یا از جداول اندازه انرا بدست اورد که خواهیم گفت. وبعد از ان تعداد دور سیم های اولیه محاسبه خواهد شد و اندازه سیمها را بدست خواهیم اورد ولی قبل از اینها باید یکسری معلومات گفته شود تا بعدا سوالی پیش نیاید.که مجبور شویم از ابتدا همه چیز را مرور کنیم.در بحث بعدی به محاسبه ابعاد هسته خواهیم پرداخت.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

حالا میرویم به سراغ محاسبه ابعاد هسته.رابطه زیر برای ابعاد هسته وجود دارد که از اثبات ان صرفنظر میکنیم کسانی که مایل باشند اثبات انرا ببینند میتوانند به لینک http://igor.chudov.com/manuals/2005B...alog_uncut.pdf صفخه 36 رفته و انرا مشاهده نمایند.رابطه میگوید K x Po x10e8/B x F =A x W سطح مقطع هسته یعنیA ضربدر سطح مقطع پنجره دیده شده ازروبروی نصف هسته یا همان سطحی که اگر هسته را برش دهیم سطح مقطع سیم ها را میتوانیم ببینیم یا همان سطح سیم پیچی شده برابر است با حاصلضرب یک مقدار ثابت کا ضربدر توان خروجی ضربدر ده بتوان 8 تقسیم بر چگالی شار ضربدر فرکانس.که مقدار کا برای هسته های EE-PQ- 0.00528 , و برای تورویید 0.00633 میباشد و واحدها چگالی شار بر حسب گاوس سطح مقطع بر حسب سانتی متر مربع و توان بر حسب وات و فرکانس بر حسب هرتز میباشد.

---

اضافه شده در تاریخ :
در رابطه با فرمول دور هسته نکته ای از قلم افتاده این که هنگامی که رابطه دیفرانسیلی چگالی شار و ولتاژ را با فرض ولتاژ مربعی به یک رابطه ساده تر تبدیل نمودیم اگر رابطه را نوشته و از از ولتاژ مربعی انتگرال بگیریم خواهیم دید در مدت زمان روشن بودن سوییچ مقدار چگالی شار به جای صفر تا مثبت از منفی تا مثبت تغییر میکند واین یعنی اینکه در رابطه دور چگالی شار را باید 2 برابر پیک در نطر بگیریم.یعنی اگر در یک هسته مقدار چگالی شار را مثلا 180 میلی تسلا فرض میکنیم در فرمول 360 میلی تسلا باید قرار دهیم. بعد از این میرویم تا ببینیم چه هسته ای برای توان ورودی یک کیلو مناسب است.در بیشتر منابع تغذیه سوییچینگ راندمان حدود 80 درصد میباشد لذا توان خروجی برابر 800 وات خواهد شد و در کوره های القایی مقدار راندمان بسیار کمتر از این میباشد .و تا 40 درصد (بسته به فلز)میرسد. برای محاسبه توان مورد نیاز در کوره به لینک http://www.efd-induction.com/~/media...lications.ashxنگاهی بیاندازید.

---

اضافه شده در تاریخ :
حال با دانستن این مطالب میخواهیم هسته برای یک منبع تغذیه 800 واتی انتخاب نماییم .برای کوره نیز با فرض اینکه بخواهیم 100 گرم فولاد را در مدت زمان 1 دقیقه به دمای 1400 درجه برسانیم از روی نمودار فلزات که رنگ ابی روشن میباشد حدود 0.27 وات ساعت بر کیلو گرم انرژی مورد نیاز است که برای 100 گرم در 60 ثانیه میشود 6 کیلو گرم در ساعت که اگر در 0.27 ضرب شود 1.62 کیلو وات توان مورد نیاز که اگر راندمان را از جدول مربوط به فولاد ببینیم 65 درصد میباشد که با محاسبه ان توان مورد نیاز برابر 2.49 کیلو وات خواهد شد.از انجاییکه یکسو کننده را برای توان ورودی 1000 وات حساب کرده ایم اگر توان ورودی ما 1000 وات باشد در اینصورت مقدار فلز ما میشود 100 تقسیم بر 2.5 یعنی 40 گرم فلز را در 60 ثانیه به دمای 1400 درجه یا ان حدود میرساند.بعد از این فرکانس کاری را برای کوره از جداول لینک انتخاب کرده وبرای منبع تغذیه نیز فرکانس 70 کیلو را در نظر میگیریم و با هسته EE5555 محاسبات را برای سایز هسته هر دو انجام میدهیم و اگر دیدیم که هسته بزرگ است یا کوچک سایز را تغییر داده و دوباره محاسبه منماییم.

[sahar_2012]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

سلام
مگه نباید منبع تغدیه ما برای توان یک کیلو وات بیشتر از این مقدار ، توانش باشه؟
پس چرا 800 وات در نظر گرفتید؟

یه سوال دیگه : ورودی و خروجی این ترانس فریت چقدر می باشد؟

[arvinfx]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

سلام

سلام

مگه نباید منبع تغدیه ما برای توان یک کیلو وات بیشتر از این مقدار ، توانش باشه؟
پس چرا 800 وات در نظر گرفتید؟

این عدد از این راه بدست اومد 1000*0.8=800 این بخاطر تلفاط حساب شده اگر پست های اول استاد بزرگ رو خونده باشی همونجا دلایل انتخاب 1000W رو نوشته . با کاهش توان ما کوره کوچیکتری خواهیم داشت همین!

یه سوال دیگه : ورودی و خروجی این ترانس فریت چقدر می باشد؟

من فکر میکنم بهتره یه تحقیق کامل و دقیق در مورد منابع تغذیه سویچینگ بکنید. من کتاب مارتی بران رو خوندم ولی خیلی سخت توضیح داده فرمولاشم هیچکدوم واضح نیستند و بعضی ها هم واحد ندارن! ولی توی نت خیلی چیزای خوبی پیدا میکنی

حالا من یه چیزاییی بهت میگم.
ببین ما برای اینکه بتونیم انرژی الکتریکی رو تبدیل کنیم به ولتاژ ها و جریانهای موردنیاز میایم از خاصیت مغناطیس استفاده میکنیم . اگر یه سیم پیچ رو بهش یه جریان بدیم یه میدان الکترومغناتیسی دور سیم ایجاد میشه و وقتی این جریان قطع بشه اون میدان الکترو مغناطیس تبدیل میشه به جریان توی سیم پیچ. که حدود 6-7 تا فرمول داره ...
یه فرمول هست که دلیل وجود هسته رو توی ترانسها و سیم پیچ ها توضیح میده F=NxI که میگه نیروی محرکه مغناطیسی برابر جریان ضربدر تعداد دور سیم. یعنی اگر بخایم نیروی مغناطیسی رو زیاد کنیم میتونیم یا جریان رو زیاد کنیم یا تعداد دور سیم پیچ رو! امااا اگر این کارو بکنیم میبینیم بعد از یه تعداد دور که زیاد کردیم و یا حتی جریان رو زیاد میکنیم نیروی محرکه زیاد نمیشه! علت این پدیده پراکنده شدن میدان مغناطیسی دور سیم پیچه . برای قلبه به این موضوع میان یه ماده فرو مغناطیس مثل فریت می زارن وسط سیم پیچ که میدان مغناطیسی پراکندگیش به حد اقل برسه انیطوری میشه که میشه نیرو رو بازم بیشتر کرد! :mrgreen:

حالا یه راز دیگه ای هم هست توی هسته ها که به چگالی فوران مغناطیسی معروفه فکر کنم اسمشو زیاد شنیدی [glow=red,2,300]تسلا[/glow] که فرمولش اینطوریه:
[img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?\Phi&space;=&space;\beta&spa ce;*&space;A[/img]
A= سطح مقطعی که نیروی مغناطیسی داریم
B= مقدار چگالی میدان مغناطیسی( این چگالی مشخص میکنه که چقدر نیرو میتونیم توی هسته ذخیره کنیم که بعد به جریان تولیدش کنیم و بدیم به ثانویه یا حالا هر کاری که خاسیتم باهاش بکنم که یعنی [glow=red,2,300]توان هسته[/glow] اینجا مشخص میشه.)

حالا اگر A بر حسب متر مربع باشه B برحسب تسلا میشه و O بر حسب وبر
اگر A بر حسب سانتی متر مربع باشه B بر حسب گوس میشه و O بر حسب ماکسول

بازم اینجا یه چیری به مشکل میخوره ما هرچی بیایم جریان رو زیاد کنیم چگالی فوران مغناطیسی که همون B هست زیاد میشه ولی بازم تا یه جایی که میره دیگه از اون بیشتر نمیشه! برای همین میان A رو بزرگتر میکنن یعنی هسته رو! برای همینه که هسته ها اندازه های مختلف داره.

حالا سوال شما

یه سوال دیگه : ورودی و خروجی این ترانس فریت چقدر می باشد؟

فکر کنم باید میپرسیدی این ترانس کلا" چیکار میکنه :biggrin: که بالا توضیح دادم
ولی اگر ورودی خروچی رو بخای خوب ورودی معلومه همون ولتاژ 243 ولت و جریان 10A که استاد بزرگ توضیح داد کامل و خروجیشم فکر کنم حدود 30V و 26A.

[maktoob]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

...با فرض اینکه بخواهیم 100 گرم فولاد را در مدت زمان 1 دقیقه به دمای 1400 درجه برسانیم از روی نمودار فلزات که رنگ ابی روشن میباشد حدود 0.27 وات ساعت بر کیلو گرم انرژی مورد نیاز است که برای 100 گرم در 60 ثانیه میشود 6 کیلو گرم در ساعت که اگر در 0.27 ضرب شود 1.62 کیلو وات توان مورد نیاز که اگر راندمان را از جدول مربوط به فولاد ببینیم 65 درصد میباشد که با محاسبه ان توان مورد نیاز برابر 2.49 کیلو وات خواهد شد...

عرض سلام و خدا قوت خدمت استاد عزیز
ببخشید این نمودار و جدولی که ازش صحبت کردید از کجا قابل دسترسه؟
متشکرم

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

نقل قول از: etgpsp در امروز ساعت 1216 am

...با فرض اینکه بخواهیم 100 گرم فولاد را در مدت زمان 1 دقیقه به دمای 1400 درجه برسانیم از روی نمودار فلزات که رنگ ابی روشن میباشد حدود 0.27 وات ساعت بر کیلو گرم انرژی مورد نیاز است که برای 100 گرم در 60 ثانیه میشود 6 کیلو گرم در ساعت که اگر در 0.27 ضرب شود 1.62 کیلو وات توان مورد نیاز که اگر راندمان را از جدول مربوط به فولاد ببینیم 65 درصد میباشد که با محاسبه ان توان مورد نیاز برابر 2.49 کیلو وات خواهد شد...

عرض سلام و خدا قوت خدمت استاد عزیز
ببخشید این نمودار و جدولی که ازش صحبت کردید از کجا قابل دسترسه؟
متشکرم

http://www.efd-induction.com/~/media...lications.ashx صفحه 20

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

بهتر است قبل از ادامه محاسبات یک جمع بندی نماییم:
1- توان خروجی 800 وات مثلا 48 ولت 16.7 امپر
2-فرمول اندازه مناسب برای هسته ترانس K x Po x10e8/B x F =A x W
واحد چگالی شار گاوس-سطح مقطع سانتی متر مربع-فرکانس هرتز-توان وات و کا 0.00528 برای هسته های ee,pq و برای تورویید 0.00633
3-فرمول تعداد دور اولیه هسته ترانس N=Vmim x Tonmax/2 x B x A
واحد چگالی شار را میلی تسلا-زمان روشن بودن سوییچ میکروثانیه-ولتاژ ولت-سطح مقطع سانتی متر مربع و در نهایت برای اینکه واحدها جور در ایند عدد حاصل را در 10 ضرب میکنیم تا تعداد دور بدست اید.
4-مشخصات هسته ها http://www.samwha.co.kr/SW_catalogue...78&cpage=8
5-لینک برای توان مناسب جهت تغییر دمای فلز در کوره http://www.efd-induction.com/~/media...lications.ashx
6-فرکانس برای منبع تغذیه 70 کیلو و برای کوره از لینک فوف بررسی میشود.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

هسته را EE5555A و میخواهیم ببینیم این هسته مناسب است یا نه مقادیر سطح مقطع هسته و سطح مقطع سیم قابل سیم چیپی از روی دیتا شیت هسته به ترتیب A=3.52 و 3.97=w سانتی مر مربع میباشد.فرکانس 70000=Fهرتز و مقدار چگالی شار چون فرکانس بین 50 تا 100 کیلو میباشد طبق پستهای قبلی باید بین 180 تا 120 انتخاب شود که ما فعلا 150=B میلی تسلا یا 1500 گاوس انتخاب میکنیم.در رابطهK x Po x10e8/B x F =A x W مقدار k چون هسته ee است k=0.00528 حال طرف کسری را محاسبه مینماییم .0.00528x 800 x 10e8 / 1500 x 70000 که میشود4.022 یعنی حاصلضرب سطح مقطع هسته و سیم پیچ حدا قل باید این مقدار باشد حالا چک میکنیم 13.97=3.97x3.52 که خیلی بزرگتر است میتوانیم یک هسته کوچکتر مثل EER4954S ;ه کوچکتر است را انتخاب میکنیم برای این هسته سطح مقطع ها 2.41 و 3.7 سانتی متر مربع هستند حاصل ضرب این دو میشود8.917 که ناز 4.022 بزرگتر است و میتواند جوابگوی توان ما باشددر اینجا به یک نکته پی میبریم و ان این است که باید بدانیم چه هسته هایی در بازار موجود هستند و این صعف سیستم بازاری ما میباشد که اطلاعات ان ناقص است بگذریم.از انجا که میدانم این دو هسته در بازار موجود هستند و EER4954 ارزانتر از EE5555 میباشد لذا 4954 را برای منبع تغذیه انتخاب میکنیم از این هسته تا 2 برابر این توان هم میتوانیم استفاده کنیم.ولی فعلا جوابگوی نیاز ما هست.میرویم سراغ تعداد دور اولیه منبع تغذیه.ولی کوره بماند برای بعد.
گفته بودیم
-فرمول تعداد دور اولیه هسته ترانس N=Vmim x Tonmax/2 x B x A
واحد چگالی شار را میلی تسلا-زمان روشن بودن سوییچ میکروثانیه-ولتاژ ولت-سطح مقطع سانتی متر مربع و در نهایت برای اینکه واحدها جور در ایند عدد حاصل را در 10 ضرب میکنیم تا تعداد دور بدست اید.
لذا ولتاژ مینیمم طبق مقروضات 246.9 ولت که چون هاف بریج داریم میشود نصف ان -فرکانس 70 کیلو که زمان تناوب ان میشود 14.28 میکرو ثانیه و چون حد اکثر دیوتی سایکل ای سی ما 45 درصد است میشود 14.28 * 0.45 =6.426 میکرو ثانیه-چگالی شار 150 میلی تسلا سطح مقطع هسته 2.41 سانتی متر مربع داریم
N=246.9x6.426/2x2x150x2.41 میشود 2.19 که باید 10 برابر شود میشود 10.95 که ما 11 دور در نظر میگیریم.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

برای کوره با مراجعه به لینک داده شده http://www.efd-induction.com/~/media...lications.ashxولی اینبار در صفحه 21 میبینیم که برای ذوب فولاد در ضخامتهای مختلف -فرکانسهای مختلفی وجود دارد از انجاییکه هدف فعلا یاد گیری و ازمایش است و قطعات مورد استفاده برای ذوب کوچک -لذا فرکانس بین 25 تا 30 کیلو را انتخاب میکنیم.که فرکانس ان خارج از شنوایی نیز میباشد و گوشمان را اذیت نخواهد کرد و چون توان همان 800 وات فرض کردیم -نسبت به منبع تغذیه فرکانس تقریبا یک سوم شده لذا مقدار طرف کسری فرمول سایز هسته 3 برابر میشود یعنی 3x4.022 که میشود 12 که هسته 49 54 جوابگو نمیباشد این در صورتی است که مقدار چگالی شار را تغییر ندهیم ولی میدانیم چون فرکانس پایین است میتوانیم انرا به جای 1500 گاوس 2000کاوس در نظر بگیریم وبا تغییر به این مقدار عدد 12.2 بدست میاید که هسته 54 49 جواب نمیدهد و همان 5555 را انتخاب میکنیم.که 13.97 است. و نزدیک به 12.2.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

حال که هسته ها انتخاب شدند و تعداد دور اولیه برای منبع تغذیه محاسبه شد یعنی هسته منبع تغذیه eer4954 با تعداد دور اولیه 11 دور و هسته ee5555aبرای کوره وباید تعداد دور اولیه ان نیز حسابب شود .سطح مقطع هسته 3.52 و چگالی شار بدلیل فرکانس بین 25 تا 30 کیلو و چگالی شار 200 میلی تسلا=ولتاژ 246.9/2 -زمان تناوب برای 25 کیلو 40 میکرو و زمان روشن بودن سوییچ 40x 0.45=18 میکرو ثانیه تعداد دور اولیه را محاسبه میکنیم میشودد N=18x246.9/2x2x200x3.52 خواهد شد1و57 که در 10 ضرب میکنیم میشود 15.7 دور که ما 16 دور میگریم.بعد از این میرویم به سراغ انتخاب سوییچ ها و نحوه محاسبه جریان وولتاژ ان.و سپس تعداد دور ثانویه و انتخاب سیم.

[B2]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

سلام استاد واقعا خسته نباشید
استاد ماسیمم دیوتی سایکل برای این توپولوژی 50 درصده ولی شما 45 درصد در نظر گرفتیددلیلش چیه؟
ممنون

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

در پسستهای قبل گفتیم ای سی های سوییچینگ مثل تی ال 494 یک حداکثر دیوتی سایکلی دارند که هیچ گاه 50 درصد نیست و اکثر انها در دیتا شیتشان 45 درصدی ذکر شده که تازه اگر درایور سوییجتان خیلی خوب باشد به دو سر سوییچ به سختی به 42 درصد برسد و باید کمتر از 45 درصد حساب شود ولی برای فهم اسان همان چیزی که در دیتا شیت ای سی گغته شده در نظر گرفتیم.

[Control]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

ولتاژی که به صورت معکوس روی دیود میافتد 2 برابر حداکثر دامنه ورودی میباشد که در مثال ما حداکثر ولتاژ وزودی 369.9 بود که 2 برابر ان میشود739.8 ولت یعنی حداقل ولتاژ معکوس قابل تحمل توسط دیود 739.8 ولت میباشد.این را تا اینجا داشته باشیم تا بعد.

با سلام.
استاد ببخشید مگه در حالت پل، ولتاژ معکوس روی هر دیود(که مشابه هم هستند) ماکزیمم دامنه ورودی که 369.9 هست، نمیشه؟